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江西快3.2018.6.月4号:基于TI Soc OMAP4430异构多核处理器的H264编解码

? 2018年07月03日 10:15 ? 次阅读

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn 移动互联网时代的到来,高清多媒体视频的普及,3D大型手机游戏对的出现,单核嵌入式硬件平台已经难以满足复杂的实际计算需求。而异构多核处理器在视频编解码运算上具有强大的优势,已经成为了嵌入式处理器架构发展的趋势。目前普遍高清视频编解码都采用异构多核处理器内的DSP进行协同处理,通过片上通信机制实现核间多媒体数据传输。DSP相比软解码在速度和性能上得到了一定的提升,如DaVinci平台内置DSP能够实现720P视频实时解码。但DSP运行时需要对信箱以及DMA进行配置,占用较多的片上通信带宽,导致核间通信效率不高,同时DSP编解码效率和硬编解码器相比仍偏低。为了进一步提高全高清H264编解码性能,本文采用TI Soc OMAP4430异构多核处理器作为处理平台,其最大不同在于内置双核Cortex-A9强劲处理器、双核Cortex-M3协处理器及IVA-HD多媒体硬编解码加速引擎。IVA-HD引擎内部有7个针对各种视频编解码而设计的加速引擎,每个加速引擎拥有独立的数据存储器,可以在最大程度上降低??榧湟蛭列词菰斐傻木赫?。同时采用virTIo缓存队列和RPMsg消息框架来实现基于异步通知的主处理核A9与协处理核M3间数据通信,具有大数据通信效率高、异步通知、等优点。OMAP4430处理器内部的Cortex-A9双核处理器将运行高级嵌入式操作系统Linux,负责系统工作任务的调度、音频解码、用户界面交互,而其内部的Cortex-M3将充当辅助处理核,管理IVA-HD加速引擎完成解码任务,最后用实例验证本次设计的正确性。

1主要技术

1.1 virTIo缓存队列

VirTIo是半虚拟化hypervisor中位于设备之上的抽象层,为异构多核间数据通信提供了最低层的实现。它使用了两个基于异步通知的缓存队列(一个用于向协处理核发送数据,一个用于从协处理核接收数据)和散列表用于与远程异构处理器进行数据通信。每个缓存队列最多包含有512个缓存,每个缓存的大小限制在512字节以内,缓冲池里面存放着通信数据。为了最大程度减少共享内存,采用环形散列表,散列表每个表项包括了缓存的物理地址和缓存的大小,散列表存放在内存特定地址中,主处理核与协处理核基于互斥机制的共享内存方式进行访问,如图1所示:

基于TI Soc OMAP4430异构多核处理器的H264编解码

图1异构多核间访问virtio缓存池示意图

采用共享环形散列表进行异构处理核间数据通信的好处主要有几个方面:

1)采用散列表表项表示数据缓存可以减小共享内存区域的大小,提高系统内存使用率,同时允许变长数据传输。

2)采用中断方式通知目的处理器散列表的变化,减少了处理器盲目等待时间,提高了处理器的利用率

3)允许同时传输多个缓存数据,提高了系统通信的吞吐率

1.2 RPMsg消息框架

RPMsg(Remote processor Messaging)是一个基于virtio技术的用于处理器核间数据通信的消息框架,提供协处理核上电复位管理、消息通信等功能。

1.2.1协处理核复位管理

主要负责加载程序执行体到协处理核的运行内存中、设置负责虚拟地址映射到物理地址MMU单元,当协处理核遇段错误或内部代码异常时,需要输出直观的出错信息并且提供了恢复机制使得协处理核可以重新使用。

1.2.2消息通信

RPMsg消息框架是基于virtio缓存队列实现的主处理核和协处理核间进行消息通信框架,RPMsg向系统注册了一条消息总线,并为每个M3协处理核创建相应的总线设备,而多个客户端驱动程序也注册在该消息总线上并分配一个本地地址端口src和远程地址端口dst,当客户端驱动需要发送消息时,会把消息封装成virtio缓存并添加到缓存队列中以完成消息的发送,当消息总线接收到协处理器送到的消息时会根据消息地址端口dst合理的派送给客户驱动程序进行处理。其示意图如图2所示:

基于TI Soc OMAP4430异构多核处理器的H264编解码

图2 RPMsg消息总线工作示意图

1.3 IVA-HD加速引擎

H.264/MPEG-4 Part 10是由ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC运动图像专家组(MPEG)联合提出的高度压缩数字视频编解码器标准,被广泛应用于网络流媒体资源、HDTV等方面。与之前MPEG4、H263等标准相比,H.264具有低码率、高画质、高压缩率和高可靠性等特点,适用于干扰严重、丢包率高的信道中传输。

H264解码流程如图3所示,解码器从网络抽象层NAL中接收输入的数据帧,进过熵解码、重新排列后得到量化系数矩阵X,量化系数矩阵在经过反量化和空间变换后得到计算残差Dn,同时通过运动补偿和帧间预测或帧内预测得到预测快Pn,将Pn和Dn相加结果uFn经过环路滤波得到输出缓存图像Fn.

基于TI Soc OMAP4430异构多核处理器的H264编解码

图3 H264解码器工作流程

IVA-HD引擎是针对嵌入式平台进行多媒体编解码加速而设计的第三代硬件加速引擎,其支持H264、MPEG4、MPEG2、H263等常见的视频编解码标准。为了释放CPU,让其更有效的进行数据准备和逻辑功能控制,IVA-HD集成了7个硬件加速引擎,他们和H264解码各个功能??樗杂叵翟谕?中用虚线框表示,其中加速引擎名称core1-5所对应的??楣δ芊直鹗牵红亟饴?、反量化和反变换、环路滤波、帧内预测、运动补偿。

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32位高性能嵌入式处理器TMS470

TPA3110D2 具有 15W 无滤波器 D ...

15W 无滤波器 D 类音频放大器 TPA3110D2

发表于 2018-06-12 01:31 ? 380次阅读
TPA3110D2 具有 15W 无滤波器 D ...

TPA6140A2:最低功耗 25 mW、G 类...

25 mW、G 类 DirectPathTM 立体声耳机放大器,可调节音频信号的供电电压,实现最小化...

发表于 2018-06-12 01:30 ? 391次阅读
TPA6140A2:最低功耗 25 mW、G 类...

概述CC430的功能与应用

CC430 概述

发表于 2018-06-12 01:25 ? 314次阅读
 概述CC430的功能与应用

分析讲述TI DC/DC 转换器TPS54620

TPS54620 是业内尺寸最小的单芯片 6A 17V 降压转换器,它具有集成 FET。 这款效率高...

发表于 2018-06-12 01:25 ? 323次阅读
分析讲述TI DC/DC 转换器TPS54620

德州仪器推出ARM处理器的31款新产品

德州仪器嵌入式处理事业部资深副总裁 Mike Hames 先生宣布德州仪器最新推出29款基于 ARM...

发表于 2018-06-12 01:25 ? 873次阅读
德州仪器推出ARM处理器的31款新产品

介绍集成电路ADS5281

ADS5281 社区视频

发表于 2018-06-12 01:25 ? 268次阅读
介绍集成电路ADS5281

概述MSP430的性能与应用

16 位 RISC MSP430 MCU 是业界功耗最低的解决方案,适用于 8 位到 16 位电池供...

发表于 2018-06-12 01:25 ? 334次阅读
概述MSP430的性能与应用

MSP430的无线射频分析与应用

MSP430的无线射频应用

发表于 2018-06-12 01:25 ? 396次阅读
MSP430的无线射频分析与应用

基于msp430的开发调试和仿真软件分析

工具和软件

发表于 2018-06-12 01:25 ? 467次阅读
基于msp430的开发调试和仿真软件分析

最小的ADS1115系列16位ADC处理器

ADS1115: 工业级最小尺寸16位 ADC

发表于 2018-06-12 01:24 ? 375次阅读
最小的ADS1115系列16位ADC处理器

DC/DC 变换器的工作原理及应用

开关电源基础介绍之 DC/DC 变换器

发表于 2018-06-12 01:22 ? 473次阅读
DC/DC 变换器的工作原理及应用

更换模拟元器件以便优化匹配系统和降低EMI

模拟器件 - 时 钟: EMI 降低

发表于 2018-06-12 01:16 ? 258次阅读
更换模拟元器件以便优化匹配系统和降低EMI

讲解了MSP430 LaunchPad基础知识及...

The Getting Started with the MSP430 LaunchPad Work...

发表于 2018-06-12 01:11 ? 260次阅读
讲解了MSP430 LaunchPad基础知识及...

讲述心电仪的电路工作过程

心电图仪是记录心脏心电图的专用仪器。本DEMO采用MSP430 FG439为主芯片设计。将手指放在两...

发表于 2018-06-12 01:05 ? 383次阅读
讲述心电仪的电路工作过程

介绍MSP430x5xx系列的功能与优点

MSP430x5xx:MSP430家族的下一系列;先进的超低功耗特性;增强性能、功能,更易使用;容易...

发表于 2018-06-12 01:02 ? 269次阅读
介绍MSP430x5xx系列的功能与优点

介绍INA20x的性能与应用

INA20x 社区视频

发表于 2018-06-12 00:25 ? 225次阅读
介绍INA20x的性能与应用

德州仪器新型 C64x+ 介绍

C64x+ 网络培训

发表于 2018-06-11 14:26 ? 291次阅读
德州仪器新型 C64x+ 介绍
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